Keep Rock

　　傳統的三大投影技術隨著時間的流逝，在當今這個技術不斷發展的世界里已經不能滿足人們的需求，于是新的投影技術勢必要被推出，並打破原來三大投影技術聯合起來構成的壁壘。這項新的投影技術就叫做──LCOS投影技術。接下來筆者將為各位詳細的介紹下這項LCOS投影技術的原理，應用以及前景。

採用LCOS技術的投影機

何為LCOS投影技術？

　　一、LCOS投影技術

　　投影機技術基本顯影原理相仿，主要是由鹵素燈、氙氣燈等發光，集光至面板，將面板的影像經反射或透射投射出影像，再經過分光、合光系統，最後將影像投射到屏幕顯像。LCOS(Liquid Crystal on Silicon)是一種全新的數碼成像技術，它採用半導體CMOS集成電路芯片作為反射式LCD的基片，CMOS芯片上塗有薄薄的一層液晶硅，控制電路置于顯示裝置的後面，可以提高透光率，從而實現更大的光輸出和更高的分辨率。

　　1、LCOS面板：

　　LCOS面板的結構有些類似TFT LCD，一樣是在上下二層基板中間撒布Spacer以加以隔絕後，再填充液晶于基板間形成光閥，藉由電路的開關以推動液晶分子的旋轉，以決定畫面的明與暗。LCOS面板的上基板是ITO導電玻璃，下基板是則矽晶圓CMOS基板，LCOS面板最大的特色在于下基板的材質是單晶矽，因此擁有良好的電子移動率，而且單晶矽可形成較細的線路，因此與現有的HTPS LCD及DLP投影面板相較，LCOS是比較容易達成高解析度的投影技術。

圖一 LOCS面板結構圖

　　2、LCOS光學引擎架構：

　　由于LCOS技術仍在起步階段，目前並無標准制程，所以有多家廠商開發出不同的LCOS光學引擎架構。在這些不同的技術中，可概分為三片式及單片式二大類。

　　（1）三片式光學引擎

　　LCOS光學引擎目前以三片式為主，三片式是將光源經分光棱鏡將光束分為紅、藍、綠光後，再分別將光束投射入三片LCOS面板，將投射出的三色影像經過合光系統加以結合形成彩色影像。就Nikon設計的IBM 4-Cube光學引擎架構來看，由于三片式LCOS光學引擎除了需要三片面板外，並結合多項的分光、合光光學系統，因此體積較大、成本也較高，不過由于可以達到較高的光學效率，又具備高畫質的特性，因此主要是朝高階的專業用途發展，主要的產品以JVC的多款投影機為主，除此之外，三片式光學引擎還有ColorLink採用的ColoRQuard架構、Philips的Prism架構，致伸發展的Dichroic-PBS架構，及Unaxis的ColorCorner架構等。

圖二 IBM 4-Cube光學引擎架構

　　（2）單片式光學引擎

　　單片式Color Wheel光學引擎則是以快速旋轉的ColorSwitch將白光形成循序的紅、藍、綠光，並將三原色光與驅動程式產生的紅、藍、綠畫面，同步形成分色影像，再藉由人眼視覺暫留的特性，最後在人腦產生彩色的投影畫面。類似的技術有：Displaytech發表的Field Sequential Color、Philip所採用的Scrolling Color-Rotating Prism架構、及JVC採用的Spatial Color –Hologram架構。

圖三 Color Wheel光學引擎架構

　　單片式的最大優點就是因為面板數僅需一片，加上分光、合光的系統架構比較簡單，因此在成本上較具競爭優勢，而且光學引擎的空間也相對較小。然而目前在技術上面臨一些困難，以Color Wheel而言，白光經偏極化後的光源僅為先前的1/3，亮度明顯降低；此外，由于LCOS面板得在紅、藍、綠畫面快速的切換下合成影像，因此面板反應速度的要求更高，使得生產的難度也相形提高。

　　接下來筆者為各位介紹下LCOS投影技術的成像原理。

圖1 LCOS成像原理圖

　　LCOS的成像原理如圖1所示，其成像方式類似于三片式的LCD液晶技術，不過採用LCOS技術的投影機其光線不是穿過LCD面板，而是採用反射方式形成彩色圖像。它採用塗有液晶硅的CMOS集成電路芯片作為反射式LCD的基片。用先進工藝磨平後鍍上鋁當作反射鏡，形成CMOS基板，然後將CMOS基板與含有透明電極之上的玻璃基板相貼合，再注入液晶封裝而成。LCOS將控制電路放置于顯示裝置的後面，可以提高透光率，從而達到更大的光輸出和更高的分辨率。與其他投影技術相比，LCOS技術最大的優點是分辨率高，採用該技術的投影機產品在亮度和價格方面也有一定優勢。由于硅基板與對向基板的熱膨脹系數不同，難以組裝，使成品率較低、成本較高。

　　和透射式LCD技術相比，LCOS可以很容易地實現高分辨率和充分的色彩表現，而且可以較大地降低成本。LCOS的用途十分廣泛，大到背投彩電，小至數碼相機都可以使用它作為顯像器件。目前，基于LCOS技術的投影機及投影電視在投影市場上還處在試探階段，沒有對其他類型投影機形成真正的競爭。

LCOS投影技術特色

　　與LCD、DLP、CRT、DLV投影機技術相比較，LCOS投影技術具有高解析度、高亮度、以及低成本潛力的諸多優勢，必將成為投影技術的明日之星。筆者現將其具備的優缺點總結如下：

優勢強項：

　　1、高解析度

　　LCOS投影技術最大的特色在于其面板的下基板採用矽晶圓CMOS基板，由于下基板的材質是單晶矽，擁有良好的電子移動率，而且單晶矽可形成較細的線路，因此比較容易達成高解析度的面板。

　　2、高亮度

　　 LCOS為反射式技術，不會像HTPS LCD光學引擎會因為光線穿透面板而大幅降低光利用率，因此光利率率可提高至40%，與穿透式的HTPS LCD的3%相較，可減少耗電，並可產生較高的亮度。

　　3、低成本

　　LCOS光學引擎因為產品零件簡單，因此具有低成本的優勢，再加上台灣廠商大舉投入，相較于由Seiko Epson, Sony供貨的HTPS LCD面板、及德儀(TI)獨家供應的DLP面板，LCOS具有快速走低的供貨環境。

劣勢不足：

　　 LCOS技術本身，仍有許多技術問題有待克服，例如：黑白對比不佳、三片式LCOS光學引擎體積較大。雖然LCOS擁有一些技術上的優勢，不過目前在市場上LCOS投影機仍占少數，主要問題在于量產技術尚未克服，零件供貨上仍不穩定，因此LCOS仍需以時日才能成為投影機的主流技術。

編輯總結：

　　LCOS結合了LCD和DLP兩者的設計思想，屬于新型的反射式微型LCD投影技術。其最大的優點就是省電、便宜與高解析度，非常適合于60英寸以上的大屏幕投影，筆者相信在不久的將來，LCOS投影技術一定會得到快速的發展，讓我們期盼著一個新的視覺影像時代的到來吧！